KR102321453B1 - 굽힘 힘이 증가된 관절 구조체 및 이를 구비한 튜브 삽입형 장치 - Google Patents

Abstract

팁의 방향을 조향할 수 있는 관절 구조체는, 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동하는 복수의 관절 세그먼트와, 복수의 관절 세그먼트를 관통하는 복수의 와이어를 포함하고, 각각의 관절 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되지 않아서, 팁의 조향시, 복수의 관절 세그먼트 각각에 대한 와이어의 위치 이동이 가능하다.

Description

굽힘 힘이 증가된 관절 구조체 및 이를 구비한 튜브 삽입형 장치{Articulating structure with enhanced bending force, and Tube insert device haivng the same}

본 발명은 관절 구조체 및 이를 구비한 튜브 삽입형 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 팁의 굽힘 힘이 증가된 관절 구조체 및 이를 구비한 튜브 삽입형 장치에 관한 것이다.

긴 중공의 튜브체를 협소 공간에 삽입하여 소정 작업을 수행할 수 있는 튜브 삽입형 장치로는 대표적으로 최소 침습 수술을 위한 미세 수술용 기기 등이 있다.

최소 침습 수술이란 배를 열지 않고 절개 부위를 최소화해 시행하는 수술로, 절개 부위가 작아 흉터나 후유증이 거의 없고 회복이 빠른 장점이 있다.

이러한 최소 침습 수술을 위한 미세 수술용 기기들은 협소 공간 내에서 수술 등의 소정 작업을 수행하여야 하므로, 그 제어에 관한 많은 연구가 진행되고 있다.

특히, 미세 수술용 기기의 선단에 배치되는 엔드 이펙터의 방향을 국소적으로 전환하기 위한 다양한 형태의 관절 구조체가 제안되고 있다.

일반적으로 관절 구조체는 관절 구조체를 관통하는 복수의 와이어를 이용해 팁(tip)의 팬(pan) 및/또는 틸트(tilt) 조향을 수행한다.

대표적인 관절 구조체로서, 복수의 세그먼트가 직렬 연결되고, 인접한 세그먼트를 상대 운동시켜 조향을 수행하는 장치가 알려져 있다. 또한, 이러한 관절 구조체 중에서, 특허문헌 1과 같이 서로 구름 접촉(rolling contact)하는 복수의 세그먼트에 의해 구성되는 관절 구조체(이하, "구름 접촉형 관절 구조체"라고 하는 경우가 있다)가 제안되었다.

이러한 구름 접촉형 관절 구조체는 구름 운동에 의한 부드러운 굴절이 가능하다. 하지만, 구름 접촉형 관절 구조체에서는, 굴절 시에 세그먼트 간의 구름 접촉선이 굴절되는 방향으로 이동하게 된다. 즉, 와이어를 당겨 관절 구조체를 조향할 때, 구름 접촉선이 와이어 쪽으로 가까이 이동하게 된다. 힘의 받침점과 작용점의 거리가 감소함에 따라서, 동일한 힘으로 와이어를 당긴다고 할 때, 굴절 각도가 커질수록 굽힘 힘(관절 구조체의 팁의 힘)이 점점 감소하게 된다.

이러한 현상에 의해서, 굴절 각도가 커질수록 관절 구조체의 팁을 굴절시키기가 어려워져 팁의 움직임이 둔화하거나, 특정 시술에 요구되는 일정 수준 이상의 굽힘 힘을 팁에서 확보하지 못하게 되는 등의 문제가 발생한다.

이를 보완하기 위해, 굴절 운동 중 와이어를 당기는 힘(장력)을 증가시키는 등의 제어가 가능하지만, 자칫 관절 구조체의 굴절 속도가 갑자기 빨라지는 등의 현상이 발생할 수 있어, 관절 구조체의 정밀한 제어가 어려워진다는 문제가 있다.

위와 같은 현상은 두 가닥의 와이어를 함께 당겨 팬 조향 및 틸트 조향을 동시에 수행하는 경우 더 큰 문제가 된다.

미국 특허공개 제2018/0125596호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구름 접촉형 관절 구조체에서 특히 팬 조향 및 틸트 조향을 동시에 수행하는 경우, 팁의 굽힘 힘을 크게 향상시킬 수 있는 관절 구조체 및 이를 구비한 튜브 삽입형 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 팁의 방향을 조향할 수 있는 관절 구조체로서, 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동하는 복수의 관절 세그먼트와, 상기 복수의 관절 세그먼트를 관통하는 복수의 와이어를 포함하고, 각각의 관절 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되지 않아서, 상기 팁의 조향시, 상기 복수의 관절 세그먼트 각각에 대한 상기 와이어의 위치 이동이 가능한 관절 구조체가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 와이어는, 상기 팁의 팬 조향을 하는 팬 와이어와 상기 팁의 틸트 조향을 하는 틸트 와이어를 포함하고, 상기 팬 와이어 및 상기 틸트 와이어를 함께 후방으로 당겨 상기 팁의 팬 조향 및 틸트 조향을 함께 하는 팬/틸트 조향을 하고, 상기 팬/틸트 조향시, 상기 팬 와이어 및 상기 틸트 와이어가 서로 모아지도록 이동한다.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 와이어는 상기 복수의 관절 세그먼트 각각에 관통 형성된 복수의 와이어 연결공을 통과하여 상기 복수의 관절 세그먼트에 연결되고, 상기 와이어 연결공은 폭에 비해 길이가 큰 슬롯이다.

일 실시예에 따르면, 상기 와이어 연결공의 폭은 상기 와이어 연결공의 중심에서 멀어질수록 좁아진다.

일 실시예에 따르면, 상기 와이어 연결공의 폭을 정의하는 두 측면은 곡면 형태를 가진다.

일 실시예에 따르면, 상기 팬 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향은 틸트 조향 방향과 평행하고, 상기 틸트 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향은 팬 조향 방향과 평행하다.

일 실시예에 따르면, 제일 전단에 위치한 관절 세그먼트의 전단에는 선단 세그먼트가 결합되고, 상기 복수의 와이어는 상기 선단 세그먼트를 관통하며, 상기 선단 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속된다.

일 실시예에 따르면, 제일 후단에 위치한 관절 세그먼트의 후단에는 말단 세그먼트가 결합되고, 상기 복수의 와이어는 상기 말단 세그먼트를 관통하며, 상기 말단 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속된다.

일 실시예에 따르면, 상기 선단 세그먼트는 제일 전단에 위치한 관절 세그먼트와 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동하고, 상기 말단 세그먼트는 제일 후단에 위치한 관절 세그먼트와 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동한다.

일 실시예에 따르면, 상기 관절 세그먼트의 전방면은 제1 방향의 축을 중심으로 하는 원기둥의 둘레면의 일부를 이루고, 상기 관절 세그먼트의 후방면은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 축을 중심으로 하는 원기둥의 둘레면의 일부를 이루며, 길이 방향 축을 중심으로 관절 세그먼트가 90도씩 회전하여 직렬 연결된다.

일 실시예에 따르면, 제일 전단에 위치한 관절 세그먼트의 상기 제1 방향은 팬 조향 방향과 일치하고, 상기 제2 방향은 틸트 조향 방향과 일치한다.

일 실시예에 따르면, 상기 관절 세그먼트의 전방면에는 서로 이격된 두 개의 돌기가 돌출 형성되고, 상기 관절 세그먼트의 후방면에는 홈이 함몰 형성되며, 상기 홈에는 후속 연결되는 관절 세그먼트의 돌기가 체결되어, 연결된 두 관절 세그먼트의 길이 방향 축을 중심으로 한 두 관절 세그먼트의 상대적인 회전이 방지된다.

일 실시예에 따르면, 상기 관절 구조체는 길이 방향 축을 중심으로 마주하는 한 쌍의 팬 와이어와, 길이 방향 축을 중심으로 마주하는 한 쌍의 틸트 와이어를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 하나의 팬 와이어와 하나의 틸트 와이어를 함께 후방으로 당길 때는 다른 팬 와이어와 다른 틸트 와이어는 전방으로 풀어준다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 길게 연장되는 튜브체와, 상기 튜브체의 선단부에 연결되는 상기 관절 구조체를 포함하는 튜브 삽입형 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 삽입형 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체의 관절 세그먼트의 평면도이다.
도 3은 도 2의 관절 세그먼트의 정면도이다.
도 4는 서로 연결되는 관절 세그먼트의 배치 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체의 선단 세그먼트의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체의 말단 세그먼트의 사시도이다.
도 7은 팬 조향된 관절 구조체를 도시한 것이다.
도 8은 틸트 조향된 관절 구조체를 도시한 것이다.
도 9는 팬/틸트 조향된 관절 구조체를 도시한 것이다.
도 10 및 도 11은 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속된 기존의 관절 구조체와 구속되지 않은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체에 대한 팬/틸트 조향시 동작을 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다.
도 12는 기존의 관절 구조체와 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체가 동일하게 팬/틸트 조향되었을 때 나타나는 와이어의 경로를 시뮬레이션한 결과를 비교 도시한 것이다.
도 13은 기존의 관절 구조체와 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체의 팁에서의 굽힘 힘을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 기존의 관절 구조체와 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체의 팁에서의 굽힙 힘의 비율을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 삽입형 장치(1)의 사시도이다.

튜브 삽입형 장치(1)는 예를 들어 체내에 삽입되어 각종 시술을 수행할 수 있는 미세 수술 기구로서, 체내에 삽입될 수 있도록 길게 연장되는 튜브체(2)를 구비하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 구조체(10)가 튜브체(2)의 선단부에 부착되어 있다.

다만, 본 실시예에 따른 튜브 삽입형 장치(1)는 미세 수술 기구에 한정되는 것은 아니며, 좁은 관로 내에 삽입될 수 있도록 가늘고 긴 튜브체가 필요한 각종 작업에 이용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)는 튜브 삽입형 장치(1)의 엔드 이팩터만으로 그 용도가 한정되는 것은 아니다.

관절 구조체(10)는 튜브체(2)의 선단부에서 굴절 운동하여, 튜브 삽입형 장치(1)의 팁을 안정적인 고곡률의 전방위 조향이 가능하도록 함으로써, 최소 침습 시술에 대한 안정성 및 편의성을 증진시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 관절 구조체(10)는 복수의 세그먼트(100, 200, 300)가 직렬 연결되어 형성된다. 관절 구조체(10)는 복수의 세그먼트(100, 200, 300)의 상대적인 움직임에 의해 굴절하여 조향되는 구조를 가진다.

본 실시예에서 "전방"은 관절 구조체(10)의 원위 쪽의 방향으로, "후방"은 관절 구조체(10)의 근위 쪽의 방향으로 하여 설명한다. 관절 구조체(10)가 직선 상태로 배치되는 경우 각각의 세그먼트의 전후 방향은 관절 구조체(10)의 길이 방향(Z)과 일치하게 된다. 다만, "전방"과 "후방"은 서로 상대적인 것으로서, 위와 반대로 관절 구조체(10)의 원위 쪽을 "후방"으로 한다면, 근위 쪽이 "전방"이 된다.

관절 구조체(10)의 복수의 세그먼트는 전방에서부터 선단 세그먼트(200), 복수의 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 총 9개의 관절 세그먼트(100)가 직렬 연결되고, 9개의 관절 세그먼트는 모두 동일한 구조를 가진다. 본 명세서에서는 각각의 관절 세그먼트(100)를 구분할 필요가 있을 때는 관절 세그먼트를 부재번호 101 내지 109로 지칭하는 경우가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 세그먼트(100)의 평면도이고, 도 3은 관절 세그먼트(100)의 정면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 관절 세그먼트(100)는 대략 몸체(110)와, 몸체(110)에 형성되는 돌기(121) 및 홈(120)을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 몸체(110)의 전방면에는 전방 구름 접촉면(111)이 형성되고, 몸체(110)의 후방면에는 후방 구름 접촉면(112)이 형성된다.

도 3에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 전방 구름 접촉면(111)은, 전방 구름 접촉면(111)으로부터 후방으로 소정 거리만큼 이격되고 제1 방향(도 2 및 도 3에서는 제1 방향이 Y 방향과 일치)으로 연장되는 가상의 축선을 중심으로 형성되는 원 기둥의 둘레의 일부이다.

또한, 후방 구름 접촉면(112)은, 후방 구름 접촉면(112)으로부터 전방으로 소정 거리만큼 이격되고 제1 방향과 직교하는 제2 방향(도 2 및 도 3에서는 제2 방향이 X 방향과 일치)으로 연장되는 가상의 축선을 중심으로 형성되는 원 기둥의 둘레의 일부이다.

즉, 전방 구름 접촉면(111)과 후방 구름 접촉면(112)은 90도 비틀어져 배치되어 있다.

몸체(110)의 측면은 원기둥의 둘레면을 이루어져서, 관절 세그먼트(100)를 길이 방향에서 볼 때, 관절 세그먼트(100)의 중심을 중심점으로 하는 원을 이루고 있다.

몸체(110)에는 전후 방향으로 몸체(110)를 관통하는 복수(본 실시예에서는 4개)의 와이어 연결공(131, 132, 133, 134)이 형성된다. 본 실시예에 따르면, 관절 세그먼트(100)의 중심을 기준으로 두 개의 와이어 연결공(131, 133)이 제1 방향(도 2 및 도 3에서는 Y 방향)으로 서로 마주하여 배치되고, 다른 두 개의 와이어 연결공(132, 134)이 제2 방향(도 2 및 도 3에서는 X 방향)으로 서로 마주하여 배치된다.

4개의 와이어 연결공(131, 132, 133, 134)으로 둘러싸인 관절 세그먼트(100)의 중앙에는 몸체(110)를 전후 방향으로 관통하는 도구 연결공(123)이 형성되어 있다.

본 실시예에 따르면, 전방 구름 접촉면(111)에는 관절 세그먼트(100)의 전방으로 기립한 두 개의 돌기(121)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 두 개의 돌기(121)는 관절 세그먼트(100)의 중심으로부터 제1 방향(도 2 및 도 3에서는 Y 방향)으로 이격되어 배치되어 있다.

각각의 돌기(121)는 제1 방향으로 배열된 와이어 연결공(131, 133)과 도구 연결공(123)의 사이에 배치된다.

돌기(121)의 내측면은 곡면으로 형성되어, 도구 연결공(123)의 내면과 단차 없이 부드럽게 이어진다. 돌기부(121)의 내측면을 (도구 연결공(123)과 동일한 반경을 가지는) 곡면으로 형성함으로써, 돌기(121)의 (제2 방향으로 정의되는) 길이를 소정 길이 이상으로 확보하면서도, 도구 연결공(123)의 반경을 크게 할 수 있다. 즉, 제한된 관절 세그먼트(100)의 반경 범위 내에서 도구 연결공(123)의 크기를 가능한 크게 할 수 있어, 도구가 통과하기 위한 공간을 여유롭게 할 수 있다.

관절 세그먼트(100)의 후방 구름 접촉면(112)에는 홈(120)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면, 홈(120)은 두 개의 돌기(121)의 배열 방향(제1 방향)과 90도 틀어진 제2 방향으로 길게 연장되는 형상을 가진다.

홈(120)의 중앙부는 도구 연결공(123)과 연통되어 바닥이 뚫린 부분이 되고, 양단부는 바닥이 막힌 홈이다. 본 실시예에 따르면, 홈(120)의 양단부가 각각 체결부(122)가 된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 관절 세그먼트(100)에는 후방 구름 접촉면(112)에서 함몰되는 두 개의 체결부(122)가 형성되고, 두 개의 체결부(122)는 두 개의 돌기(121)와 90도 회전되어 제2 방향으로 배치된다.

체결부(122)는 관절 세그먼트(100)의 몸체(110)의 높이보다는 작지만 돌기(121)의 길이보다는 큰 깊이를 가진다.

본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서는, 상술한 구조의 관절 세그먼트(100)가 관절 구조체(10)의 길이 방향 축(O)를 중심으로 90도씩 회전하면서 직렬 연결된다.

도 4는 서로 연결되는 관절 세그먼트(100)의 배치 관계를 도시하는 도면이다. 도 4에서는, 도시의 편의를 위해, 제일 전단에 위치하는 제1 관절 세그먼트(101)와, 그에 후속하는 제2 관절 세그먼트(102) 및 제3 세그먼트(103)만을 도시하였다.

본 실시예에 따르면, 제1 관절 세그먼트(101) 및 제3 관절 세그먼트(103)는 그 전방 구름 접촉면(111)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제1 방향의 축이 Y 방향으로 배치되고, 후방 구름 접촉면(112)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제2 방향의 축이 X 방향으로 배치된다. 제2 관절 세그먼트(102)는 제1 관절 세그먼트(101) 및 제3 관절 세그먼트(103)와는 90도 회전되어 배치되고, 제2 관절 세그먼트(102)의 전방 구름 접촉면(111)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제1 방향의 축이 X 방향으로 배치되고, 후방 구름 접촉면(112)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제2 방향의 축이 Y 방향으로 배치된다.

전후 방향으로 배치된 제1 관절 세그먼트(101)와 제2 관절 세그먼트(102)는, 제1 관절 세그먼트(101)의 후방 구름 접촉면(112)과 제2 관절 세그먼트의 전방 구름 접촉면(111)이 서로 접촉하도록 연결된다.

상술한 바와 같이, 관절 세그먼트의 전방 구름 접촉면(111)은 후방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이고, 후방 구름 접촉면(112)은 전방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이므로, 서로 접하는 제1 관절 세그먼트(101)의 후방 구름 접촉면(112)과 제2 관절 세그먼트(102)의 전방 구름 접촉면(111)은 X 방향으로 연장되는 접촉선("X 방향 접촉선")(C1)에서 서로 선 접촉을 하게 된다.

이때, 제2 관절 세그먼트(102)의 돌기(121)는 각각 제1 관절 세그먼트(101)의 체결부(122)에 삽입된다.

제1 관절 세그먼트(101)와 제2 관절 세그먼트(102)가 상대적으로 굴절하지 않고 직선으로 배치되면, X 방향 접촉선(C1)은 제1 관절 세그먼트(101)의 후방 구름 접촉면(112)과 제2 관절 세그먼트(102)의 전방 구름 접촉면(111)에서 가장 볼록한 부분(즉, 중앙)에 형성된다.

후술하는 바와 같이 와이어 등의 구동 수단에 의해 제1 관절 세그먼트(101)의 일 측에 힘이 가해지면, 제1 관절 세그먼트(101)와 제2 관절 세그먼트(102)가 상대적으로 구름 운동하게 되고, 이에 따라서 제1 관절 세그먼트(101)가 제2 관절 세그먼트(102)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 두 관절 세그먼트(101, 102)는 선 접촉을 유지한채로 X 방향 접촉선(C1)이 (대략 Y 방향으로) 평행 이동하면서 구름 운동한다.

본 실시예에 따르면, 관절 구조체(10)에 2자유도를 부여하기 위하여, 제2 관절 세그먼트(102)의 후방에 제3 관절 세그먼트(103)를 추가로 연결한다.

제2 관절 세그먼트(102)와 제3 관절 세그먼트(103)는, 제2 관절 세그먼트(102)의 후방 구름 접촉면(112)과 제3 관절 세그먼트의 전방 구름 접촉면(111)이 서로 접촉하도록 연결된다.

서로 접하는 제2 관절 세그먼트(102)의 후방 구름 접촉면(112)과 제3 관절 세그먼트(103)의 전방 구름 접촉면(111)은 Y 방향으로 연장되는 접촉선("Y 방향 접촉선")(C2)에서 서로 선 접촉을 하게 된다.

이때, 제3 관절 세그먼트(102)의 돌기(121)는 각각 제2 관절 세그먼트(102)의 체결부(122)에 삽입된다.

제2 관절 세그먼트(102)와 제3 관절 세그먼트(103)가 상대적으로 굴절하지 않고 직선으로 배치되면, Y 방향 접촉선(C2)은 제2 관절 세그먼트(102)의 후방 구름 접촉면(112)과 제3 관절 세그먼트(103)의 전방 구름 접촉면(111)에서 가장 볼록한 부분(즉, 중앙)에 형성된다.

후술하는 바와 같이 와이어 등의 구동 수단에 의해 제2 관절 세그먼트(101)의 일 측에 힘이 가해지면, 제2 관절 세그먼트(102)와 제3 관절 세그먼트(103)가 상대적으로 구름 운동하게 되고, 이에 따라서 제2 관절 세그먼트(102)가 제3 관절 세그먼트(103)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 두 관절 세그먼트(102, 103)는 선 접촉을 유지한채로 Y 방향 접촉선(C2)이 (대략 X 방향으로) 평행 이동하면서 구름 운동한다.

본 실시예에 따르면, 관절 구조체(10)가 서로 선 접촉하는 관절 세그먼트 간의 상대적인 구름 운동에 의해 굴절되도록 함으로써, 조인트를 이루는 세그먼트 간의 접촉 면적이 최소화되고 접촉 지점에서의 하중이 분산되므로, 비교적 작은 힘으로도 부드럽게 고곡률의 굴절 운동을 일으킬 수 있다. 또한, 서로 연결된 인접한 두 관절 세그먼트가 서로 접한 상태를 유지하므로, 관절 구조체(10)의 전체 길이를 감소시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 관절 세그먼트(100)의 전방 구름 접촉면(111)과 후방 구름 접촉면(112)은 해당 면 전체가 원 기둥의 둘레의 일부로 이루어지도록 형성된다. 이에 따라서, 구름 운동과 무관한 면적을 최소화되어, 관절 구조체(10)의 직경을 감소시킬 수 있다. 다만, 중앙의 도구 연결공(123) 외에 추가로 보조 도구 연결공 등을 형성하는 경우 등에는, 전방 구름 접촉면(111)과 후방 구름 접촉면(112)은 관절 세그먼트(100)의 전방면과 후방면의 일부가 되어도 좋다.

또한, 본 실시예에 따르면, 관절 세그먼트(100)의 전방 구름 접촉면(111)과 후방 구름 접촉면(112)은 동일한 반경을 가지는 원 기둥의 둘레의 일부이다(즉, 전방 구름 접촉면(111)과 후방 구름 접촉면(112)의 곡률이 동일). 이에 따라서, 관절 구조체(10)의 조향 제어를 위한 계산이 단순화될 수 있다.

도 4에서는, 제1 내지 제3 관절 세그먼트(101, 102, 103)만이 도시되었지만, 제3 관절 세그먼트(103)의 후방에 관절 세그먼트를 더 연결하거나(도 1 참조), 제1 관절 세그먼트(101)의 전방에 관절 세그먼트를 더 연결할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제3 관절 세그먼트(103)의 후방에 관절 세그먼트를 더 연결하고 있다. 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)는 동일한 구조의 관절 세그먼트(100)를 90도씩 돌려가며 차례로 연결해나감으로써, 그 길이를 원하는만큼 증가시킬 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 관절 구조체(10)의 길이를 더 이상 연장하지 않고자 하는 경우, 제일 전방에 위치하는 관절 세그먼트(제1 관절 세그먼트(101))의 전방에 선단 세그먼트(200)를 연결하고, 제일 후방에 위치하는 관절 세그먼트(제9 관절 세그먼트(109))의 후방에 말단 세그먼트(300)를 연결하여도 좋다.

도 5는 관절 구조체(10)의 가장 선단에 위치하는 선단 세그먼트(200)의 사시도이다.

선단 세그먼트(200)의 몸체(210)는 관절 세그먼트(100)의 몸체(110)와 실질적으로 동일한 직경의 원통 형상이다.

몸체(210)에는 전후 방향으로 몸체(210)를 관통하는 복수(본 실시예에서는 4개)의 와이어 연결공(231, 232, 233, 234)이 형성된다. 본 실시예에 따르면, 선단 세그먼트(200)의 중심을 기준으로 두 개의 와이어 연결공(231, 233)이 제1 방향(도 5에서는 X 방향)으로 서로 마주하여 배치되고, 다른 두 개의 와이어 연결공(232, 234)이 제2 방향(도 5에서는 Y 방향)으로 서로 마주하여 배치된다.

4개의 와이어 연결공(231, 232, 233, 234)으로 둘러싸인 선단 세그먼트(200)의 중앙에는 몸체(210)를 전후 방향으로 관통하는 도구 연결공(223)이 형성되어 있다.

관절 세그먼트(100)와는 달리 선단 세그먼트(200)의 몸체(210)의 전방면(211)은 평평한 면이고, 전방면(211)에 돌기가 형성되어 있지 않다. 선단 세그먼트(220)의 전방면(211)이 조향 대상이 되는 관절 구조체(10)의 팁(3)이 된다.

선단 세그먼트(200)의 몸체(210)의 후방면에는 후방 구름 접촉면(212)이 형성된다.

후방 구름 접촉면(212)은, 후방 구름 접촉면(212)으로부터 전방으로 소정 거리만큼 이격되고 제2 방향(도 5에서는 제2 방향이 Y 방향과 일치)으로 연장되는 가상의 축선을 중심으로 형성되는 원 기둥의 둘레의 일부이다.

선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(212)에는 홈(220)이 형성되어 있다. 본 실시예에 따르면, 홈(220)은 제2 방향으로 길게 연장되는 형상을 가진다.

홈(220)의 중앙부는 도구 연결공(223)과 연통되어 바닥이 뚫린 부분이 되고, 양단부는 바닥이 막힌 홈이다. 본 실시예에 따르면, 홈(220)의 양단부가 각각 체결부가 된다.

본 실시예에 따르면, 선단 세그먼트(200)는 제1 관절 세그먼트(101)와는 90도 회전되어 배치되고, 선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(211)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제2 방향의 축이 Y 방향으로 배치된다.

전후 방향으로 배치된 선단 세그먼트(200)와 제1 관절 세그먼트(101)는, 선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(212)과 제1 관절 세그먼트의 전방 구름 접촉면(111)이 서로 접촉하도록 연결된다.

제1 관절 세그먼트(101)의 전방 구름 접촉면(111)은 후방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이고, 선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(212)은 전방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이므로, 서로 접하는 선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(212)과 제1 관절 세그먼트(101)의 전방 구름 접촉면(111)은 Y 방향 접촉선(C2)에서 서로 선 접촉을 하게 된다.

이때, 제1 관절 세그먼트(102)의 돌기(121)는 각각 선단 세그먼트(200)의 홈(220)의 체결부에 삽입된다.

선단 세그먼트(200)와 제1 관절 세그먼트(101)가 상대적으로 굴절하지 않고 직선으로 배치되면, Y 방향 접촉선(C2)은 선단 세그먼트(200)의 후방 구름 접촉면(212)과 제1 관절 세그먼트(101)의 전방 구름 접촉면(111)에서 가장 볼록한 부분(즉, 중앙)에 형성된다.

후술하는 바와 같이 와이어 등의 구동 수단에 의해 선단 세그먼트(200)의 일 측에 힘이 가해지면, 선단 세그먼트(200)와 제1 관절 세그먼트(101)가 상대적으로 구름 운동하게 되고, 이에 따라서 선단 세그먼트(200)가 제1 관절 세그먼트(101)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 두 세그먼트(200, 101)는 선 접촉을 유지한채로 Y 방향 접촉선(C2)이 (대략 X 방향으로) 평행 이동하면서 구름 운동한다.

본 실시예에 따르면, 관절 구조체(10)의 굴절 각도를 증가시키기 위해서, 선단 세그먼트(200)가 제1 관절 세그먼트(101)에 대해 상대적으로 굴절될 수 있도록 하고 있다. 하지만, 작업 환경 등에 따라 선단 세그먼트(200)는 제1 관절 세그먼트(101)에 대해 상대적으로 굴절되지 않도록 제1 관절 세그먼트(101)에 고정되어도 좋다.

도 6은 관절 구조체(10)의 가장 말단에 위치하는 말단 세그먼트(300)의 사시도이다.

말단 세그먼트(300)의 몸체(310)는 관절 세그먼트(100)의 몸체(110)와 실질적으로 동일한 직경의 원통 형상이다.

말단 세그먼트(300)의 몸체(310)의 전방면에는 전방 구름 접촉면(311)이 형성된다.

본 실시예에 따르면, 전방 구름 접촉면(311)은, 전방 구름 접촉면(311)으로부터 후방으로 소정 거리만큼 이격되고 제1 방향(도 6에서는 제1 방향이 X 방향과 일치)으로 연장되는 가상의 축선을 중심으로 형성되는 원 기둥의 둘레의 일부이다.

몸체(310)에는 전후 방향으로 몸체(310)를 관통하는 복수(본 실시예에서는 4개)의 와이어 연결공(331, 332, 333, 134)이 형성된다. 본 실시예에 따르면, 말단 세그먼트(300)의 중심을 기준으로 두 개의 와이어 연결공(331, 333)이 제1 방향(도 6에서는 X 방향)으로 서로 마주하여 배치되고, 다른 두 개의 와이어 연결공(332, 334)이 제2 방향(도 6에서는 Y 방향)으로 서로 마주하여 배치된다.

4개의 와이어 연결공(331, 332, 333, 334)으로 둘러싸인 말단 세그먼트(300)의 중앙에는 몸체(310)를 전후 방향으로 관통하는 도구 연결공(323)이 형성되어 있다.

본 실시예에 따르면, 전방 구름 접촉면(311)에는 말단 세그먼트(300)의 전방으로 기립한 두 개의 돌기(321)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 두 개의 돌기(321)는 말단 세그먼트(300)의 중심으로부터 제1 방향(도 6에서는 X 방향)으로 이격되어 배치되어 있다.

각각의 돌기(321)는 제2 방향으로 배열된 와이어 연결공(331, 333)과 도구 연결공(323)의 사이에 배치된다.

관절 세그먼트(100)와는 달리 말단 세그먼트(300)의 몸체(310)의 후방면(311)은 평평한 면일 수 있고, 후방면(311)에 홈(체결부)이 형성되어 있지 않다.

말단 세그먼트(300)의 후방면(311)에는 튜브체(2)가 고정되며, 몸체(310)를 관통하여 후방면(311)으로 개구된 도구 연결공(332)이 튜브체(2)와 연통된다.

본 실시예에 따르면, 말단 세그먼트(300)는 제1 관절 세그먼트(101)와 동일하게 배향되는 제9 관절 세그먼트(109)와 90도 회전되어 배치되어, 말단 세그먼트(300)의 전방 구름 접촉면(311)을 포함하는 원기둥을 규정하는 제1 방향의 축이 X 방향으로 배치된다.

전후 방향으로 배치된 제9 관절 세그먼트(109)와 말단 세그먼트(300)는, 제9 관절 세그먼트(109)의 후방 구름 접촉면(112)과 말단 세그먼트의 전방 구름 접촉면(311)이 서로 접촉하도록 연결된다.

말단 세그먼트(300)의 전방 구름 접촉면(311)은 후방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이고, 제9 관절 세그먼트(109)의 후방 구름 접촉면(112)은 전방 쪽에 중심축이 있는 원기둥 둘레의 일부이므로, 서로 접하는 제9 관절 세그먼트(109)의 후방 구름 접촉면(112)과 말단 세그먼트(300)의 전방 구름 접촉면(311)은 X 방향 접촉선(C1)에서 서로 선 접촉을 하게 된다.

이때, 말단 세그먼트(300)의 돌기(321)는 각각 제9 관절 세그먼트(109)의 홈(120)의 체결부에 삽입된다.

제9 관절 세그먼트(109)와 말단 세그먼트(300)가 상대적으로 굴절하지 않고 직선으로 배치되면, X 방향 접촉선(C1)은 제9 관절 세그먼트(109)의 후방 구름 접촉면(112)과 말단 세그먼트(300)의 전방 구름 접촉면(311)에서 가장 볼록한 부분(즉, 중앙)에 형성된다.

후술하는 바와 같이 와이어 등의 구동 수단에 의해 제9 관절 세그먼트(109)의 일 측에 힘이 가해지면, 제9 관절 세그먼트(109)와 말단 세그먼트(300)가 상대적으로 구름 운동하게 되고, 이에 따라서 제9 관절 세그먼트(109)가 말단 세그먼트(300)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 두 세그먼트(109, 300)는 선 접촉을 유지한채로 X 방향 접촉선(C1)이 (대략 Y 방향으로) 평행 이동하면서 구름 운동한다.

본 실시예에 따르면, 관절 구조체(10)의 굴절 각도를 증가시키기 위해서, 제9 관절 세그먼트(109)가 말단 세그먼트(300)에 대해 상대적으로 굴절될 수 있도록 하고 있다. 하지만, 말단 세그먼트(300)는 제9 관절 세그먼트(109)에 고정되어도 좋다.

상기와 같이 구성된 관절 구조체(10)는 선단 세그먼트(200), 복수의 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)를 관통하는 와이어(21, 22, 31, 32)의 작동에 의해 팁(3)의 방향이 조향된다.

다시 도 1을 참조하면, 관절 구조체(10)가 직선으로 배치되는 초기 상태에서 각각의 세그먼트(100, 200, 300)의 몸체를 관통하여 형성된 와이어 연결공은 관절 구조체(10)의 길이 방향으로 볼 때 위치가 서로 대응되어, 대략 일자의 와이어 연결 경로를 형성한다.

복수의 와이어(21, 22, 31, 32)는 와이어 연결공이 형성하는 와이어 연결 경로를 통과하면서 선단 세그먼트(200), 복수의 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)에 관통 연결된다. 본 실시예에 따르면, 각각의 세그먼트의 몸체의 전후방 면을 관통하는 와이어 연결공을 통해 와이어가 세그먼트에 연결되므로, 와이어가 관절 구조체(10)(튜브 삽입형 장치(1))의 외측에 노출되지 않고 안쪽에 감춰진다. 따라서, 와이어가 체내에 각종 조직과 간섭하는 것을 피할 수 있다. 아울러, 관절 구조체(10)의 직경을 감소시킬 수 있다.

와이어(21, 22, 31, 32)의 후단은 관절 구조체(10)를 통과해 튜브체(2)의 내부를 통해 튜브체(2)의 후단까지 연장된다. 튜브체(2)의 후단에는 도시하지 않은 와이어 구동 수단이 설치되고, 와이어(21, 22, 31, 32)는 와이어 구동 수단에 연결된다. 상기 와이어 구동 수단은 와이어(21, 22, 31, 32)를 각각 관절 구조체(10)의 길이 방향(Z)으로 잡아 당기거나 풀어주도록 동작한다.

와이어(21, 22, 31, 32)는 약간의 탄성을 가지는 재질로 형성되며, 초기 상태에서 와이어 구동 수단은 각각의 와이어(21, 22, 31, 32)를 동일한 장력으로 잡아 당긴다. 이에 따라서, 관절 구조체(10)에 대해 대칭되도록 후방을 향해 균등한 힘이 가해진다. 와이어(21, 22, 31, 32)의 균형적인 장력에 의해 관절 구조체(10)는 초기 상태로 고정될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 와이어(21, 22, 31, 32)는 관절 구조체(10)의 길이 방향 축(O)을 중심으로 서로 마주하는 한 쌍의 팬 와이어(21, 22)와 한 쌍의 틸트 와이어(31, 32)를 포함한다(도 7 및 도 8 참조).

와이어(21, 22, 31, 32)의 선단은 선단 세그먼트(200)의 와이어 연결공보다 직경이 큰 헤드(40)에 연결되고, 헤드(40)는 선단 세그먼트(200)의 전방면(211)에 부착된다. 도 1을 제외한 도면에서는 헤드(40)가 도시 생략되었다.

본 실시예에서는 각각의 독립한 4 가닥의 와이어가 사용되었지만, 이에 한정되지 않는다. "한 쌍"의 와이어는 독립적인 두 가닥의 와이어 뿐만 아니라, 한 가닥의 와이어가 관절 구조체(10)를 후단에 전단으로 연장되어 전단을 통과하고 팁(3)에서 돌아 다시 후단으로 되돌아오는 것을 포함한다. 즉, 관절 구조체(10)의 길이 방향으로 두 줄로 와이어가 통과하고 있으면 "한 쌍"의 와이어가 되며, 이 경우 관절 구조체(10)는 두 가닥의 와이어로 이루어진 두 쌍의 와이어에 의해 구동한다.

한 쌍의 팬 와이어(21, 22)를 조작하여 팁(3)의 팬 조향이 이루어지고, 한 쌍의 틸트 와이어(31, 32)를 조작하여 팁(3)의 틸트 조향이 이루어진다. 본 실시예에서는, Y 방향이 팬 조향 방향이고, X 방향이 틸트 조향 방향이 된다. 즉, 제1 세그먼트(101)의 전방 구름 접촉면(111)을 포함하는 원기둥을 규정하는 축 방향(제1 방향)이 팬 조향 방향이 되고, 후방 구름 접촉면(112)을 포함하는 원기둥을 규정하는 축 방향(제2 방향)이 틸트 조향 방향이 된다.

각각의 세그먼트는 90도씩 회전되는 관계를 가지므로, 제1 세그먼트(101)의 전방 구름 접촉면과 후방 구름 접촉면을 팬 조향 방향과 틸트 조향 방향에 정렬되도록 하면, 관절 구조체(10)의 조인트 전체가 팬 조향 방향 또는 틸트 조향 방향으로 동작하도록 세그먼트들이 자연스럽게 배치된다.

도 7은 팬 조향된 관절 구조체(10)를 도시한 것이다.

관절 구조체(10)의 팬 조향을 위해서, 와이어 구동 수단은 예를 들어, 제1 팬 와이어(21)를 잡아 당겨 장력을 증가시키고, 반면 제2 팬 와이어(22)에 가하던 장력은 풀도록 할 수 있다.

이에 따라서, 헤드(40)에 의해 선단 세그먼트(200)의 팬 방향(Y 방향)의 좌측 방향이 후방으로 당겨지게 되고, 헤드(40)는 선단 세그먼트(200), 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)를 후방으로 누르게 된다.

이때, Y 방향 접촉선(C2)을 따라 선 접촉된 선단 세그먼트(200)와 제1 관절 세그먼트(101), 제2 관절 세그먼트(102)와 제3 관절 세그먼트(103), 제4 관절 세그먼트(104)와 제5 관절 세그먼트(105), 제6 관절 세그먼트(106)와 제7 관절 세그먼트(107), 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109)는 서로 상대 운동을 하지 못한다. 반면, 팬 조향 방향과 수직한 X 방향 접촉선(C1)을 따라 선 접촉하는 제1 관절 세그먼트(101)와 제2 관절 세그먼트(102), 제3 관절 세그먼트(103)와 제4 관절 세그먼트(104), 제5 관절 세그먼트(105)와 제6 관절 세그먼트(106), 제7 관절 세그먼트(107)와 제8 관절 세그먼트(109), 제9 관절 세그먼트(109)와 말단 세그먼트(300)는 좌측으로 기울어지게 된다. 즉, X 방향으로 접촉선이 형성된 세그먼트 간에 굴절이 일어나면서, 관절 구조체(10)의 팁(3)이 팬 조향된다.

상술한 바와 같이, 각각의 세그먼트의 중앙에는 도구 연결공이 형성되고, 이러한 도구 연결공들에 의해 도구가 지나갈 수 있는 도구 연결 통로가 형성된다. 튜브체(2)의 후단에서부터 삽입된 예를 들어 내시경 카메라, 조명 장치, 수술 기구 등의 각종 시술 기구가 도구 연결 통로를 통과하여, 선단 세그먼트(200)의 전방면을 통해 노출될 수 있다.

상기와 같이, 관절 구조체(10)의 팁(3)이 팬 조향됨에 따라서, 상기 시술 기구가 팬 조향될 수 있다.

와이어 구동 수단이 제1 팬 와이어(21)에 가해진 장력을 풀어주면서, 제2 팬 와이어(22)를 잡아 당겨 장력을 증가시키면, 굴절되었던 세그먼트들의 X 방향 접촉선(C1)이 초기 상태인 중앙으로 이동하면서, 좌향으로 팬 조향되었던 관절 구조체(10)가 초기 상태로 복귀할 수 있다. 나아가, 와이어 구동 수단이 제1 팬 와이어(21)에 가해진 장력을 풀어주면서, 제2 팬 와이어(22)를 계속 잡아 당기면, 관절 구조체(10)는 도 7과 반대로 우향으로 팬 조향될 수 있다.

도 8은 틸트 조향된 관절 구조체(10)를 도시한 것이다.

관절 구조체(10)의 틸트 조향을 위해서, 와이어 구동 수단은 예를 들어, 제2 틸트 와이어(32)를 잡아 당겨 장력을 증가시키고, 반면 제1 틸트 와이어(31)에 가하던 장력은 풀도록 할 수 있다.

이에 따라서, 헤드(40)에 의해 선단 세그먼트(200)의 틸트 방향(X 방향)의 좌측 방향이 후방으로 당겨지게 되고, 헤드(40)는 선단 세그먼트(200), 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)를 후방으로 누르게 된다.

이때, X 방향 접촉선(C1)을 따라 선 접촉된 제1 관절 세그먼트(101)와 제2 관절 세그먼트(102), 제3 관절 세그먼트(103)와 제4 관절 세그먼트(104), 제5 관절 세그먼트(105)와 제6 관절 세그먼트(106), 제7 관절 세그먼트(107)와 제8 관절 세그먼트(109), 제9 관절 세그먼트(109)와 말단 세그먼트(300)는 서로 상대 운동을 하지 못한다. 반면, 틸트 조향 방향과 수직한 Y 방향 접촉선(C2)을 따라 선 접촉하는 선단 세그먼트(200)와 제1 관절 세그먼트(101), 제2 관절 세그먼트(102)와 제3 관절 세그먼트(103), 제4 관절 세그먼트(104)와 제5 관절 세그먼트(105), 제6 관절 세그먼트(106)와 제7 관절 세그먼트(107), 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109)는 좌측으로 기울어지게 된다. 즉, Y 방향으로 접촉선이 형성된 세그먼트 간에 굴절이 일어나면서, 관절 구조체(10)의 팁(3)이 틸트 조향된다.

관절 구조체(10)의 팁(3)이 틸트 조향됨에 따라서, 상기 시술 기구가 틸트 조향될 수 있다.

와이어 구동 수단이 제2 틸트 와이어(32)에 가해진 장력을 풀어주면서, 제1 팬 와이어(31)를 잡아 당겨 장력을 증가시키면, 굴절되었던 세그먼트들의 Y 방향 접촉선(C2)이 초기 상태인 중앙으로 이동하면서, 좌향으로 틸트 조향되었던 관절 구조체(10)가 초기 상태로 복귀할 수 있다. 나아가, 와이어 구동 수단이 제2 틸트 와이어(32)에 가해진 장력을 풀어주면서, 제1 틸트 와이어(31)를 계속 잡아 당기면, 관절 구조체(10)는 도 8과 반대로 우향으로 틸트 조향될 수 있다.

도 7 및 도 8에서는 관절 구조체(10)의 팬 조향 및 틸트 조향을 나누어서 설명하였지만, 와이어 구동 수단은 팬 와이어와 틸트 와이어를 함께 조작하여, 관절 구조체(10)의 팬 조향 및 틸트 조향을 함께 하는 팬/틸트 조향을 할 수 있다.

도 9는 팬/틸트 조향된 관절 구조체(10)를 도시한 것이다.

와이어 구동 수단은 예를 들어, 제1 팬 와이어(21)와 제2 틸트 와이어(32)를 함께 잡아 당겨 장력을 증가시키고, 반면 제2 팬 와이어(22)와 제1 틸트 와이어(31)에 가하던 장력은 풀도록 할 수 있다.

이에 따라서, Y 방향 접촉선(C2)을 따라 선 접촉된 세그먼트들은 팬 조향되고, X 방향 접촉선(C1)을 따라 선 접촉된 세그먼트들은 틸트 조향된다. 즉, 관절 구조체(10)의 모든 세그먼트들이 서로 상대적으로 굴절된다.

관절 구조체(10)의 팁(3)이 팬/틸트 조향되면서, 관절 구조체(10)의 굴절 한계치의 범위 내에서 3차원적으로 조향된다.

종래 기술에 따른 구름 접촉형 관절 구조체에서는, 관절 구조체를 구성하는 각각의 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 있다.

다시 도 2를 참조하면, 도 2에서 와이어 연결공(131)에 표시된 점선의 원은 종래의 구름 접촉형 관절 구조체의 와이어 연결공을 도시한다.

종래의 구름 접촉형 관절 구조체의 와이어 연결공은 그 단면적이 대략 와이어(21)의 단면적의 4배(반경이 2배)를 넘지 않는 원통형의 통공으로 형성된다.

본 명세서에서 "세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 있다"는 것은, 세그먼트의 내외로 형성된 와이어 연결공을 세그먼트의 길이 방향에서 보았을 때, 와이어 연결공의 단면적이 와이어의 단면적의 4배 이하여서, 와이어가 세그먼트를 관통하는 위치가, 관절 구조체(10)가 직선으로 배치될 때 와이어가 세그먼트를 관통하는 초기 위치에 실질적으로 고정된다는 것을 의미한다. 와이어를 당기거나 풀기 위해서 와이어의 세그먼트에 대한 길이 방향 이동이 허용되어야 하므로, 와이어 연결공이 와이어에 비해 단면적이 조금 크게 형성될 것이다. 실질적으로 와이어 연결공 내에서의 와이어의 이동이 경미하게 허용된다. 다만, 와이어 연결공의 단면적이 와이어의 단면적의 4배 이하인 경우, 해당 와이어 연결공 내에서의 와이어의 위치 이동이 팁의 굽힘 힘에 미치는 영향은 크지 않다. 따라서, 이 경우, 와이어가 세그먼트를 관통하는 위치가 일 지점에 실질적으로 고정되었다고 할 수 있다.

와이어 연결공의 길이 전체에 걸쳐 와이어 연결공의 단면적이 와이어의 단면적의 4배 이하인 경우 뿐 아니라, 와이어 연결공의 일부분의 단면적이 와이어의 단면적의 4배 이하가 되는 경우에도, 와이어의 관통 위치가 초기 위치에서 실질적으로 벗어나지 못하므로, 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 있다고 한다.

반면, 본 명세서에서 "세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 있지 않다"는 것은 세그먼트의 내외로 형성된 와이어 연결공을 세그먼트의 길이 방향에서 보았을 때 와이어 연결공의 단면적이 와이어의 단면적의 4배 보다 커서, 와이어가 세그먼트를 관통하는 위치가 실질적으로 고정되지 않고, 와이어 연결공 내에서 와이어가 유의미하게 위치 이동할 수 있다는 것을 의미한다.

본 실시예에 따르면, 슬롯 형태의 와이어 연결공의 단면적은 와이어의 단면적의 9배 이상이다.

다시 도 7을 참조하면, 구름 접촉형 관절 구조체의 구조적인 특성으로 인해, 팬 조향시 X 방향 접촉선(C1)이 조향되는 방향으로, 즉 당겨지는 팬 와이어(21)를 향해 이동한다는 것을 알 수 있다. 결국, 팬 와이어(21)가 제공하는 힘의 크기가 동일하다고 할 때, 힘의 받침점과 작용점의 거리가 짧아지게 되어, 관절 구조체(10)의 팁(3)의 힘(굽힘 힘)은 굴절 각도가 커질수록 감소하게 된다. 즉, 굴절 각도가 커질수록 팁(3)을 굴절시키기 어려워진다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 도 8을 참조하면, 틸트 조향시 Y 방향 접촉선(C2)이 조향되는 방향으로, 즉 당겨지는 틸트 와이어(32)를 향해 이동한다는 것을 알 수 있다. 틸트 조향시에도 굴절 각도가 커질수록 팁(3)을 굴절시키기 어려워진다.

두 가닥의 와이어를 함께 당겨 모든 세그먼트를 굴절시켜야 하는 팬/틸트 조향시, 굴절 각도 증가에 따른 굽힘의 감소 효과는 더 커진다.

본 실시예에 따르면, 관절 세그먼트(100)에 대한 와이어(21, 22, 31, 32)의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 있지 않아서, 팁(3)의 조향시, 각각의 관절 세그먼트(100)에 대한 와이어의 위치 이동이 가능하도록 한다. 이에 따라서, 특히 팬/틸트 조향시 팁(3)의 굽힘 힘을 증가시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관절 세그먼트(100)의 와이어 연결공(131, 132, 133, 134)은 폭에 비해 길이가 큰 슬롯 형태를 가진다.

와이어 연결공의 폭 방향은 관절 세그먼트(100)의 중심점(O)에서 와이어 연결공의 정중앙을 이은 선과 평행한 방향이고, 길이 방향은 폭 방향과 수직한 방향이다.

본 실시예에 따르면, 팬 와이어(21, 22)가 통과하는 와이어 연결공(131, 133)의 길이 방향은 틸트 조향 방향(X 방향)과 평행하고, 틸트 와이어(31, 32)가 통과하는 와이어 연결공(132, 134)의 길이 방향은 팬 조향 방향(Y 방향)과 평행하다.

이에 따라서, 초기 상태에서 와이어 연결공(131)의 중앙에 위치하는 팬 와이어(21)는 그 관통 위치가 와이어 연결공(131)을 따라 틸트 조향 방향(X 방향)으로 이동할 수 있고, 와이어 연결공(132)의 중앙에 위치하는 틸트 와이어(31)는 그 관통 위치가 변경되어, 와이어 연결공(132)을 따라 팬 조향 방향(Y 방향)으로 이동하거나 크게 기울어질 수 있게 된다.

팬 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향과 틸트 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향을 연결하였을 때 형성되는 접점이 결국 두 가닥의 와이어를 당겼을 때 팁(3)의 팬/틸트 조향 방향이 된다. 따라서, 와이어 연결공의 길이 방향을 팬 조향 방향 또는 틸트 조향 방향과 일치시킴으로써, 당겨지는 두 가닥의 와이어가 팬/틸트 조향 방향에 가깝게 모여지도록 할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 와이어 연결공(131, 132, 133, 134)는 관절 구조체(10)의 부드러운 동작을 돕기 위해, 그 폭이 와이어 연결공의 중심에서 멀어질수록 좁아지게 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 와이어 연결공(131, 132, 133, 134)의 폭을 정의하는 두 측면(141, 142)는 와이어 연결공의 길이 방향 축을 중심으로 대칭으로 형성되며, 두 측면(141, 142) 사이의 거리가 와이어 연결공의 길이 방향 단부로 갈수록 좁아지고 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 두 측면(141, 142)은 완만한 곡면 형태를 가진다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 관절 구조체(10)의 대부분을 차지하는 관절 세그먼트(100)에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되지 않아서, 팁(tip)의 조향시, 복수의 관절 세그먼트(100) 각각에 대한 와이어의 위치 이동이 가능하다.

다만, 도 5에 도시된 바와 같이, 관절 구조체(10)의 선단에 배치되는 선단 세그먼트(200)의 와이어 연결공(231, 232, 233, 234)은 종래와 같이 원통형의 관통공으로 형성되어, 선단 세그먼트(200)에 대한 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속된다.

와이어(헤드)에 의해 와이어의 장력이 직접적으로 가해지는 선단 세그먼트(200)에 대해서는 와이어의 관통 위치를 일 지점에 구속하여 외이어의 고정 위치를 고정함으로써, 관절 구조체(10)의 동작의 반복성과 제어의 정확성을 확보할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 관절 구조체(10)의 말단에 배치되는 말단 세그먼트(300)의 와이어 연결공(331, 332, 333, 334)도 종래와 같이 원통형의 관통공으로 형성되어, 말단 세그먼트(300)에 대한 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속된다.

와이어는 관절 구조체(10) 뿐만 아니라 튜브체(2)까지 길게 연장되므로, 관절 구조체(10)의 굴절 뿐만 아니라 튜브체(2)의 굴정에 의해 와이어의 경로가 영향을 받을 수 있다. 본 실시예에 따르면, 말단 세그먼트(300)에 대한 와이어의 관통 위치를 일 지점에 구속하여, 와이어의 장력이 관절 구조체(10)에 효과적으로 전달될 수 있도록 할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 팁(3)의 팬/틸트 조향을 위해 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)를 함께 후방으로 당긴다고 한다.

와이어(21, 31)가 관절 구조체(10)의 선단에 고정된 상태에서, 와이어(21, 31)를 당기면, 복수의 관절 세그먼트(100)는 그 연결 상태에 따라 대략 둥글게 말리는 반면, 와이어(21, 31)는 팽팽히 당겨지는 힘에 의해 가급적 직선 형태을 유지하려고 한다.

이에 따라서, 도 1에서 화살표로 도시한 바와 같이, 제1 팬 와이어(21)는 반시계 방향으로 힘을 받게 되고, 와이어 연결공의 길이 방향으로 따라 우측으로 이동한다. 이때, 제1 팬 와이어(21)는 와이어 연결공(131)의 두 측면(141, 142) 중 반경방향 외측의 측면(141)에 접하여 곡선 경로를 그리며 이동한다. 이에 따라서, 제1 팬 와이어(21)를 당길 때 와이어 연결공(131) 내부를 부드럽게 이동할 수 있다. 제1 팬 와이어(21)가 풀어져 관절 구조체(10)가 초기 상태로 돌아갈 때는 제1 팬 와이어(21)는 반경방향 내측의 측면(142)에 접하여 곡선 경로를 그리며 부드럽게 이동한다

유사하게, 제1 틸트 와이어(31)는 시계 방향으로 힘을 받게 되고, 와이어 연결공의 길이 방향으로 따라 좌측으로 이동한다. 이때, 제1 틸트 와이어(31)도 와이어 연결공(132)의 두 측면 중 반경방향 외측의 측면에 접하여 곡선 경로를 그리며 이동한다. 제1 틸트 와이어(31)가 풀어져 관절 구조체(10)가 초기 상태로 돌아갈 때는 제1 틸트 와이어(31)는 반경방향 내측의 측면에 접하여 곡선 경로를 그리며 부드럽게 이동한다.

결과적으로, 팬/틸트 조향을 위해 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)를 함께 후방으로 당기면, 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)가 서로 가까워지도록 이동하여 모아지게 된다. 관절 구조체(10)의 굴절 각도가 커질수록, 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)는 더 가까이 모아진다.

상술한 바와 같이, 선단 세그먼트(200), 관절 세그먼트(100) 및 말단 세그먼트(300)는 돌기와 홈의 체결부에 의해 서로 체결되어 있어, 관절 구조체(10)의 길이 방향 축(O)을 중심으로 하는 세그먼트 간의 상대적인 회전이 방지되어 있다. 따라서, 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)가 모아지면서 관절 구조체(10)의 세그먼트를 비트는 힘이 가해지더라도 세그먼트들 간에 연결 상태가 유지될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 팬/틸트 조향시, 팬 와이어와 틸트 와이어를 함께 후방으로 당기면, 당겨지는 팬 와이어와 틸트 와이어가 서로 모아지면서, 관절 구조체(10) 내에서의 와이어의 경로가 변경된다.

도 10 및 도 11은 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속된 경우(도 10)와 구속되지 않은 경우(도 11), 팬/틸트 조향시 관절 구조체의 동작을 MATLAB으로 시뮬레이션한 결과를 도시한다.

도 10은, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)와 다른 구성은 모두 동일하되 관절 세그먼트의 와이어 연결공이 종래와 같이 원통형 관통공으로 형성되어 와이어의 관통 위치가 구속된 관절 구조체(20)("기존의 관절 구조체(20)")의 동작 특성을 나타낸다. 도 11은 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)의 동작 특성을 나타낸다.

네 가닥의 와이어(21, 22, 31, 32)는 서로 90도 간격으로 배치되므로, 팁(3)의 조향 방향에서 보았을 때, 제2 틸트 와이어(32)는 제1 팬 와이어(21)와 겹쳐져 보이고, 제2 팬 와이어(22)는 제1 틸트 와이어(31)와 겹쳐져 보이게 된다.

기존의 관절 구조체(20)에서는 세그먼트에 대한 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되어 위치 이동이 허용되지 않으므로, 팬/틸트 조향이 일어나더라도 네 가닥의 와이어(21, 22, 31, 32)의 경로는 변하지 않는다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 팬/틸트 조향이 일어나더라도, 여전히 제2 틸트 와이어(32)는 제1 팬 와이어(21)와 실질적으로 겹쳐져 보이고, 제2 팬 와이어(22)는 제1 틸트 와이어(31)와 실질적으로 겹쳐져 보이게 된다. 즉, 기존의 관절 구조체(20)에서는 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)가 당겨지더라도 그 상대적인 위치는 변함이 없다는 것이다.

이에 반하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서는 팬/틸트 조향시 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)가 서로 모아지는 것을 확인할 수 있다.

도 1을 참조하면, 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)를 함께 당겼을 때 팁(3)의 조향 방향에서 볼 때, 제1 팬 와이어(21)가 통과하는 와이어 연결공과 제1 틸트 와이어(31)가 통과하는 와이어 연결공이 대략 "V" 자 형태를 이룬다. 즉, 제1 팬 와이어(21)와 제1 틸트 와이어(31)가 서로 가까이 모인다는 것은, 두 와이어가 관절 구조체(10)의 중심축(O)에서 상대적으로 멀어진다는 것을 의미한다.

도 12는 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)가 동일하게 팬/틸트 조향을 되었을 때 나타나는 와이어(31)의 경로를 시뮬레이션한 결과를 비교 도시한 것이다.

도 12에서 점선이 기존의 관절 구조체(20)에서의 와이어(21, 31)의 경로이고, 실선이 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서의 와이어(21, 31)이 경로이다. 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서는 기존의 관절 구조체(20)와 비교하여 당겨지는 와이어(31)가 관절 구조체(10)의 중심축에서 상대적으로 멀어지도록 경로가 확연히 변화한 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 구름 접촉형 관절 구조체의 구조적인 특성으로 인해, 팬/틸트 조향시 힘의 받침점과 작용점의 거리가 짧아지게 되어, 관절 구조체의 팁(3)의 힘(굽힘 힘)은 굴절 각도가 커질수록 감소하게 된다.

본 실시예에 따르면, 팬/틸트 조향을 일으키는 와이어(21, 31)가 서로 모아지면서 관절 구조체(10)의 중심축에서 상대적으로 멀어지도록 경로 변화하므로, 힘의 작용점이 받침점으로부터 멀어지는 효과가 생긴다. 따라서, 힘의 받침점과 작용점의 거리가 짧아지는 현상을 완화하여, 팁의 굽힘 힘이 감소하는 것을 억제할 수 있다.

아울러, 두 가닥의 와이어(21, 31)가 모아지는 만큼, 마치 하나의 위치에서 두 가닥의 와이어를 당겨주는 것과 유사한 상황이 되므로, 그만큼 팁의 조향 방향에서 팁에 작용하는 힘이 증가하게 된다.

도 13은 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)의 팁(3)에서의 굽힘 힘을 측정한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 14는 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)의 팁(3)에서의 굽힘 힘의 비율을 나타낸 그래프이다.

본 실시예에서는, 측정 및 해석의 편의를 위해 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109) 사이의 관절 각도에 대한 팁(3)의 굽힘 힘(내지 비율)의 관계를 산출하여 도 13 및 도 14에 나타내었다. 예를 들어, 서로 연결되는 두 세그먼트가 직선으로 배치될 때 해당 두 세그먼트의 무게 중심을 잇는 선을 기준선으로 하고, 해당 두 세그먼트가 기울어졌을 때 해당 두 세그먼트의 무게 중심을 잇는 선과 상기 기준선 사이의 각도를 해당 두 세그먼트 사이의 관절 각도로 정할 수 있다. 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)는 길이 전체에 걸쳐 각 세그먼트 사이의 관절이 동일한 와이어에 의해 굴절하므로, 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109) 사이의 관절 각도가 증가한다는 것은 관절 구조체(10) 전체의 굴절 각도가 증가하는 것을 의미한다고 할 수 있다.

구체적으로, 도 13에서 Y축은 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서, 10N의 장력으로 두 와이어(21, 31)를 당겼을 때, 팁(3)의 굽힘 힘을 나타낸 것이다. 도 13에서 X축은 두 와이어(21, 31)를 당겼을 때, 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109) 사이의 관절 각도를 나타낸다. 도 13에서는 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109) 사이의 관절 각도가 4도에서 12도가 될 때까지 측정이 이루어졌다.

도 13에서 실선이 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)의 결과이고, 점선이 기존의 관절 구조체(20)의 결과이다.

두 경우 모두 구름 접촉형 관절 구조체의 구조적 특성상 굴절 각도가 증가할 수록 굽힘 힘이 감소하는 추세는 공통적으로 나타났다.

다만, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)가 기존의 관절 구조체(20)에 비해서 전체적인 굴절 각도에서 굽힘 힘이 더 증가한 것을 확인할 수 있다. 10N의 장력을 가했을 때, 굽힘 힘은 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)가 기존의 관절 구조체(20)에 비해 대략 평균 6.4N 향상되었다.

도 14에서 Y축은 기존의 관절 구조체(20)와 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서, 10N의 장력으로 두 와이어(21, 31)를 당겼을 때, 기존 관절 구조체(20) 대비 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)의 굽힘 힘의 증가 비율을 나타낸다. 도 14에서 X축은 도 13과 같이 두 와이어(21, 31)를 당겼을 때, 제8 관절 세그먼트(108)와 제9 관절 세그먼트(109) 사이의 관절 각도를 나타낸다.

도 14를 참조하면, 관절 구조체의 굴절 각도가 커질수록 굽힘 힘의 증가 비율이 더 커지는 것을 확인할 수 있다. 관절 각도가 가장 클 때(관절 구조체의 굴절 각도가 가장 클 때로 이해하여도 좋다), 최대 163% 증가함을 확인하였다.

이러한 결과는, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서는 관절 구조체(10)의 굴절 각도가 증가함에 따라서 팬/틸트 조향을 일으키는 두 와이어(21, 31)가 더 가까이 모아져서, 힘의 작용점이 팁(3)의 조향 방향에 더 일치하여 형성되기 때문이다.

즉, 본 실시예에 따른 관절 구조체(10)에서는 관절 구조체(10)의 굴절 각도가 증가함에 발생하는 팁(3)의 굽힘 힘의 감소 현상을 보완할 수 있다.

따라서, 굴절 각도가 커질수록 관절 구조체의 팁을 굴절시키기가 어려워져 팁의 움직임이 둔화하거나, 관절 구조체의 팁에서 특정 시술에 요구되는 일정 수준 이상의 굽힘 힘을 확보하지 못하게 되는 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Claims (15)

1. 팁(tip)의 방향을 조향할 수 있는 관절 구조체로서,
   구름 접촉(rolling contact)하여 서로 상대적으로 구름 운동하는 복수의 관절 세그먼트;
   상기 복수의 관절 세그먼트를 관통하고, 상기 관절 세그먼트간의 굴절을 일으켜 상기 팁을 조향하는 복수의 와이어를 포함하고,
   각각의 관절 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치가 일 지점에 구속되지 않아서,
   상기 팁의 조향시, 상기 복수의 관절 세그먼트 각각에 대한 상기 와이어의 위치 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 와이어는, 상기 팁의 팬(pan) 조향을 하는 팬 와이어와 상기 팁의 틸트(tilt) 조향을 하는 틸트 와이어를 포함하고,
   상기 팬 와이어 및 상기 틸트 와이어를 함께 후방으로 당겨 상기 팁의 팬 조향 및 틸트 조향을 함께 하는 팬/틸트 조향을 하고,
   상기 팬/틸트 조향시, 상기 팬 와이어 및 상기 틸트 와이어가 서로 모아지도록 이동하는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 와이어는 상기 복수의 관절 세그먼트 각각에 관통 형성된 복수의 와이어 연결공을 통과하여 상기 복수의 관절 세그먼트에 연결되고,
   상기 와이어 연결공은 폭에 비해 길이가 큰 슬롯인 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 와이어 연결공의 폭은 상기 와이어 연결공의 중심에서 멀어질수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 와이어 연결공의 폭을 정의하는 두 측면은 곡면 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
6. 제2항에 있어서,
   상기 팬 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향은 틸트 조향 방향과 평행하고,
   상기 틸트 와이어가 통과하는 와이어 연결공의 길이 방향은 팬 조향 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
7. 제1항에 있어서,
   제일 전단에 위치한 관절 세그먼트의 전단에는 선단 세그먼트가 결합되고,
   상기 복수의 와이어는 상기 선단 세그먼트를 관통하며,
   상기 선단 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속되는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
8. 제7항에 있어서,
   제일 후단에 위치한 관절 세그먼트의 후단에는 말단 세그먼트가 결합되고,
   상기 복수의 와이어는 상기 말단 세그먼트를 관통하며,
   상기 말단 세그먼트에 대한 상기 와이어의 관통 위치는 일 지점에 구속되는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
9. 제8항에 있어서,
   상기 선단 세그먼트는 제일 전단에 위치한 관절 세그먼트와 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동하고,
   상기 말단 세그먼트는 제일 후단에 위치한 관절 세그먼트와 구름 접촉하여 서로 상대적으로 구름 운동하는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
10. 제1항에 있어서,
    상기 관절 세그먼트의 전방면은 제1 방향의 축을 중심으로 하는 원기둥의 둘레면의 일부를 이루고, 상기 관절 세그먼트의 후방면은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 축을 중심으로 하는 원기둥의 둘레면의 일부를 이루며,
    길이 방향 축을 중심으로 관절 세그먼트가 90도씩 회전하여 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
11. 제10항에 있어서,
    제일 전단에 위치한 관절 세그먼트의 상기 제1 방향은 팬 조향 방향과 일치하고, 상기 제2 방향은 틸트 조향 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
12. 제10항에 있어서,
    상기 관절 세그먼트의 전방면에는 서로 이격된 두 개의 돌기가 돌출 형성되고,
    상기 관절 세그먼트의 후방면에는 홈이 함몰 형성되며,
    상기 홈에는 후속 연결되는 관절 세그먼트의 돌기가 체결되어, 연결된 두 관절 세그먼트의 길이 방향 축을 중심으로 한 두 관절 세그먼트의 상대적인 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
13. 제2항에 있어서,
    길이 방향 축을 중심으로 마주하는 한 쌍의 팬 와이어와,
    길이 방향 축을 중심으로 마주하는 한 쌍의 틸트 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
14. 제13항에 있어서,
    하나의 팬 와이어와 하나의 틸트 와이어를 함께 후방으로 당길 때는 다른 팬 와이어와 다른 틸트 와이어는 전방으로 풀어주는 것을 특징으로 하는 관절 구조체.
15. 길게 연장되는 튜브체;
    상기 튜브체의 선단부에 연결되는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 관절 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 삽입형 장치.

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